История синтезаторов речи: первые механические установки
Неодушевлённые объекты, способные говорить, фигурировали еще в легендах древних цивилизаций. В шумерской мифологии бог войны Нинурта имел волшебную булаву, которая делилась тактическими советами в бою. Скандинавы считали, что Один заколдовал отрубленную голову некогда мудрого великана, чтобы она могла говорить. Но несмотря на популярный образ, первые попытки воплощения синтеза речи на технологическом уровне предприняли в XVIII веке. Рассказываем, кто этим занимался.
Фото suanmoo / Unsplash
Первые опыты в Российской империи
В 1779 году Петербургская академия наук объявила ежегодную премию за создание механического устройства, способного издавать пять долгих гласных звуков: а, э, и, о, у. Победителем стал датский профессор механики Христиан Готлиб Кратценштейн (Christian Gottlieb Kratzenstein), который в то время читал лекции в университетах Петербурга.
Кратценштейн находился в близких отношениях с Леонардом Эйлером (Leonhard Euler), изучавшим физические свойства звуковых волн. После консультаций с коллегой датский инженер разработал систему акустических резонаторов, порождавшую гласные при помощи пульсирующего воздушного потока. Этот поток создавали вибрирующие металлические язычки, играющие роль голосовых связок человека.
Принципы работы своей системы Кратценштейн описал в книге «Tentamen Resolvendi Problema». Изыскания ученого оказали серьезное влияние как на развитие синтезаторов речи, так и музыкальных инструментов. Свободно проскакивающие металлические язычки, которые профессор использовал для возбуждения резонаторов, впоследствии стали центральной частью губных гармоник и баянов.
После презентации в Петербурге прототип системы Кратценштейна был утрачен. Однако в 2006 году немецкому лингвисту Кристиану Корпиуну (Christian Corpiun) удалось её воссоздать, опираясь на информацию в «Tentamen Resolvendi Problema». Сегодня реплику (стр. 3) можно найти в Дрезденском техническом университете, где собрана одна из самых больших коллекций аудиоустройств.
Механический голосовой тракт Кемпелена
Независимо от Кратценштейна над механической системой синтеза речи работал австрийский изобретатель Вольфганг фон Кемпелен (Wolfgang von Kempelen). Результат своих трудов он представил в 1791 году.
Его машина моделировала речевой тракт человека. Специальные мехи подавали воздух на металлический язычок и возбуждали гибкий резонатор. Оператор управлял им рукой, изменяя форму и перерывая поток воздуха, тем самым модифицируя звуки. По словам Кемпелена, машина производила 19 хорошо различимых согласных звуков и короткие фразы на нескольких языках. Однако из-за большого числа двигающихся частей управлять инструментом было сложно, и «говорил» он лишь в опытных руках. Вот как это работало:
Оригинальная версия машины фон Кемпелена сохранилась до наших дней. До 1906 года она находилась в Венском университете музыки и исполнительского искусства. Затем она перешла в руки специалистов из Немецкого музея в Мюнхене, где стоит до сих пор.
Говорящая голова Иосифа Фабера
Конструкцию и принципы работы своей машины Вольфганг фон Кемпелен подробно описал в книге «Mechanismus der menschlichen Sprache nebst Beschreibung einer sprechenden Maschine». Он надеялся, что другим изобретателям удастся усовершенствовать систему для синтеза речи. И его наработки использовал австрийский математик Иосиф Фабер (Iosif Faber) для создания говорящей машины «Эвфония».
Фото atlasobscura / PD / На фото: «Эвфония»
Установка представляла собой гибрид творения Кемпелена и фортепиано. Для зрелищности изобретатель решил оформить резонатор в виде человеческой головы. Четырнадцать клавиш позволяли контролировать артикуляцию челюсти, губ и языка. Роль легких и гортани играли кузнечные мехи и тонкая пластинка из слоновой кости на каучуковой подкладке.
На разработку системы у изобретателя ушло примерно 25 лет. Семь из них он потратил на то, чтобы заставить машину корректно произносить звук и. Фабер строил грандиозные планы в отношении «Эвфонии» — например, он мечтал, чтобы систему использовали для озвучания текстов телеграмм. Но ей было суждено остаться лишь любопытной игрушкой, так как говорящая голова вызывала эффект «зловещей долины». Люди не горели желанием размещать у себя в домах неприятный человекоподобный объект.
После смерти изобретателя машина досталась его племяннику, тоже Иосифу Фаберу. Будучи механиком по профессии, он внес в её конструкцию ряд технических усовершенствований и продолжил работу дяди, демонстрируя систему в разных европейских странах.
Приезжал он и в Россию — в 1883 году «говорящую голову» показывали в Казанском университете. Но Фаберу-младшему также не удалось вызывать большого интереса к системе.
Звуки, извлекаемые из синтезатора, были грубы, монотонны и не всегда схожи с настоящей человеческой речью. Но несмотря на неудачную реализацию в виде головы, этот механизм считается одним из самых удачных говорящих приборов. Он оказал влияние на развитие синтезаторов речи в XX веке. О достижениях инженеров этой эпохи мы поговорим в следующий раз.
Дополнительное чтение из нашего «Мира Hi-Fi»:
История аудиотехнологий: синтезаторы и сэмплерыЗвук на проволоке: история телеграфонаТраутониум: немецкая волна в истории синтезаторовБобинники: краткая история катушечных магнитофоновЭра компактного аудио: история Stereo 8 — кассеты с восемью звукозаписывающими дорожками
У нас на Хабре: как звук влияет на здоровье — от «шумовой гигиены» до хорошего сна и GTD.
